Kausalitetsprincippet (også kaldet loven om årsag og virkning) er det, der relaterer en proces (årsag) til en anden proces eller tilstand (virkning), hvor den første er delvis ansvarlig for den anden, og den anden er delvist afhængig af den første. Dette er en af de vigtigste love for logik og fysik. Men for nylig har franske og australske fysikere slået kausalitetsprincippet fra i det optiske system, de for nylig har skabt kunstigt.
Generelt har enhver proces mange årsager, der er årsagsfaktorer til den, og alle ligger i dens fortid. En effekt kan til gengæld være årsag til mange andre effekter, som alle ligger i dens fremtid. Kausalitet har en metafysisk sammenhæng med begreberne tid og rum, og krænkelsen af kausalitetsprincippet betragtes som en alvorlig logisk fejl i næsten alle moderne videnskaber.
essensen af konceptet
Kausalitet er en abstraktion, der indikerer, hvordan verden udvikler sig, og er derfor hovedbegrebet mere tilbøjelig tilat forklare de forskellige begreber om progression. Det er i en vis forstand forbundet med begrebet effektivitet. For at forstå kausalitetsprincippet (især i filosofi, logik og matematik) skal man have god logisk tænkning og intuition. Dette koncept er bredt repræsenteret i logik og lingvistik.
Kausalitet i filosofi
I filosofien betragtes kausalitetsprincippet som et af grundprincipperne. Aristotelisk filosofi bruger ordet "årsag" til at betyde "forklaring" eller svaret på spørgsmålet "hvorfor?", herunder materielle, formelle, effektive og ultimative "årsager". Ifølge Aristoteles er "årsag" også forklaringen på alting. Temaet kausalitet forbliver centr alt i nutidig filosofi.
Relativitet og kvantemekanik
For at forstå, hvad kausalitetsprincippet siger, skal du være bekendt med Albert Einsteins relativitetsteorier og kvantemekanikkens grundlæggende principper. I klassisk fysik kan en effekt ikke opstå, før dens umiddelbare årsag viser sig. Kausalitetsprincippet, sandhedsprincippet, relativitetsprincippet er ret tæt forbundet med hinanden. Eksempelvis betyder kausalitet i Einsteins specielle relativitetsteori, at en effekt ikke kan opstå uanset årsagen, der ikke er i hændelsens bagerste (tidligere) lyskegle. Ligeledes kan en årsag ikke have en virkning uden for sin (fremtidige) lyskegle. Denne abstrakte og lange forklaring af Einstein, uklar for læseren langt fra fysik, førte til introduktionenkausalitetsprincippet i kvantemekanikken. Uanset hvad er Einsteins begrænsninger i overensstemmelse med den rimelige tro (eller antagelse), at årsagspåvirkninger ikke kan rejse hurtigere end lysets hastighed og/eller tidens gang. I kvantefeltteorien skal observerede hændelser med rumlignende afhængighed pendle, så rækkefølgen af observationer eller målinger af observerede objekter påvirker ikke deres egenskaber. I modsætning til kvantemekanikken har kausalitetsprincippet i klassisk mekanik en helt anden betydning.
Newtons anden lov
Kausalitet må ikke forveksles med Newtons anden lov om bevarelse af momentum, fordi denne forvirring er en konsekvens af fysiske loves rumlige homogenitet.
Et af kravene til kausalitetsprincippet, der er gyldigt på niveauet af menneskelig erfaring, er, at årsag og virkning skal formidles i rum og tid (kravet om kontakt). Dette krav har tidligere været meget vigtigt, primært i processen med direkte observation af kausale processer (for eksempel at skubbe en vogn), og for det andet som et problematisk aspekt af Newtons tyngdekraftsteori (Jordens tiltrækning af Solen) gennem handling på afstand), der erstatter mekanistiske forslag, såsom Descartes' teori om hvirvler. Kausalitetsprincippet ses ofte som en stimulans for udviklingen af dynamiske feltteorier (f.eks. Maxwells elektrodynamik og Einsteins generelle relativitetsteori), der forklarer fysikkens grundlæggende spørgsmål meget bedre endden førnævnte teori om Descartes. I forlængelse af temaet klassisk fysik kan vi huske Poincarés bidrag - kausalitetsprincippet i elektrodynamik er, takket være hans opdagelse, blevet endnu mere relevant.
Empiri og metafysik
Empirikernes aversion mod metafysiske forklaringer (såsom Descartes' teori om hvirvler) har en stærk indflydelse på ideen om vigtigheden af kausalitet. Derfor er prætentiøsiteten af dette koncept blevet bagatelliseret (f.eks. i Newtons hypoteser). Ifølge Ernst Mach var kraftbegrebet i Newtons anden lov "tautologisk og overflødigt".
Kausalitet i ligninger og beregningsformler
Ligningerne beskriver ganske enkelt interaktionsprocessen uden behov for at fortolke en krop som årsagen til en andens bevægelse og forudsige systemets tilstand, efter at denne bevægelse er fuldført. Kausalitetsprincippets rolle i matematiske ligninger er sekundær sammenlignet med fysik.
Deduktion og nomologi
Muligheden for et tidsuafhængigt syn på kausalitet ligger til grund for det deduktiv-nomologiske (D-N) syn på en videnskabelig forklaring på en begivenhed, der kan inkorporeres i en videnskabelig lov. I repræsentationen af D-N tilgangen siges en fysisk tilstand at kunne forklares, hvis den ved at anvende en (deterministisk) lov kan opnås ud fra givne begyndelsesbetingelser. Sådanne begyndelsesbetingelser kan omfatte stjernernes momenta og afstanden fra hinanden, hvis vi for eksempel taler om astrofysik. Denne "deterministiske forklaring" kaldes nogle gange kausal.determinisme.
Determinisme
Ulempen ved D-N-synet er, at princippet om kausalitet og determinisme er mere eller mindre identificeret. I klassisk fysik blev det således antaget, at alle fænomener var forårsaget af (dvs. bestemt af) tidligere begivenheder i overensstemmelse med kendte naturlove, hvilket kulminerede med Pierre-Simon Laplaces påstand om, at hvis verdens nuværende tilstand var kendt ud fra nøjagtighed, kunne dets fremtidige og tidligere tilstande også beregnes. Dette begreb omtales dog almindeligvis som Laplace-determinisme (snarere end "Laplace-kausalitet"), fordi det afhænger af determinisme i matematiske modeller - sådan determinisme, som f.eks. er repræsenteret i det matematiske Cauchy-problem.
Forvirringen af kausalitet og determinisme er især akut i kvantemekanikken - denne videnskab er aausal i den forstand, at den i mange tilfælde ikke kan identificere årsagerne til faktisk observerede virkninger eller forudsige virkningerne af identiske årsager, men måske, er stadig bestemt i nogle af dens fortolkninger - for eksempel hvis bølgefunktionen antages ikke faktisk at kollapse, som i mange-verdener fortolkningen, eller hvis dens kollaps skyldes skjulte variabler, eller blot omdefinerer determinisme som en værdi, der bestemmer sandsynligheder frem for specifikke effekter.
Svært om komplekset: kausalitet, determinisme og kausalitetsprincippet i kvantemekanikken
I moderne fysik er begrebet kausalitet stadig ikke fuldt ud forstået. Forståelsespeciel relativitet bekræftede antagelsen om kausalitet, men de gjorde betydningen af ordet "samtidig" afhængig af iagttageren (i den betydning, hvori iagttageren forstås i kvantemekanikken). Derfor siger det relativistiske kausalitetsprincip, at årsagen skal gå forud for handlingen ifølge alle inertiobservatører. Dette svarer til at sige, at en årsag og dens virkning er adskilt af et tidsinterval, og at virkningen hører til årsagens fremtid. Hvis tidsintervallet adskiller to hændelser, betyder det, at der kan sendes et signal mellem dem med en hastighed, der ikke overstiger lysets hastighed. På den anden side, hvis signalerne kan rejse hurtigere end lysets hastighed, ville dette krænke kausaliteten, fordi det ville tillade signalet at blive sendt med mellemliggende intervaller, hvilket betyder, at for i det mindste nogle inertiobservatører, ser signalet ud til at bevæger sig tilbage i tiden. Af denne grund tillader den særlige relativitetsteori ikke, at forskellige objekter kommunikerer med hinanden hurtigere end lysets hastighed.
Generel Relativitet
I den generelle relativitetsteori generaliseres kausalitetsprincippet på den enkleste måde: en effekt skal tilhøre den fremtidige lyskegle af dens årsag, selvom rumtiden er buet. Nye finesser skal tages i betragtning i studiet af kausalitet i kvantemekanik og især i relativistisk kvantefeltteori. I kvantefeltteori er kausalitet tæt forbundet med lokalitetsprincippet. Dog princippetlokaliteten i den er anfægtet, da den er meget afhængig af fortolkningen af den valgte kvantemekanik, især for kvanteforviklingseksperimenter, der opfylder Bells sætning.
Konklusion
På trods af disse finesser forbliver kausalitet et vigtigt og gyldigt begreb i fysiske teorier. For eksempel er forestillingen om, at begivenheder kan ordnes i årsager og virkninger, nødvendig for at forhindre (eller i det mindste forstå) kausalitetsparadokser, såsom "bedstefar-paradokset", som spørger: "Hvad sker der, hvis en rejsende tid til at dræbe sin bedstefar, før han nogensinde møder sin bedstemor?"
sommerfugleeffekt
Teorier i fysik, såsom sommerfugleeffekten fra kaosteori, åbner op for muligheder som distribuerede systemer af parametre i kausalitet.
En relateret måde at fortolke sommerfugleeffekten på er at se den som en angivelse af forskellen mellem anvendelsen af begrebet kausalitet i fysik og den mere generelle brug af kausalitet. I den klassiske (Newtonske) fysik er det i det generelle tilfælde kun de forhold, der er nødvendige og tilstrækkelige til, at en begivenhed kan foregå (eksplicit) taget i betragtning. Krænkelse af kausalitetsprincippet er også en krænkelse af den klassiske fysiks love. I dag er dette kun tilladt i margin alteorier.
Kausalitetsprincippet indebærer en trigger, der starter bevægelsen af et objekt. På samme måde kan en sommerfuglbetragtes som årsagen til tornadoen i det klassiske eksempel, der forklarer teorien om sommerfugleeffekten.
Kausalitet og kvantetyngdekraft
Causal Dynamic Triangulation (forkortet som CDT), opfundet af Renata Loll, Jan Ambjörn og Jerzy Jurkiewicz og populariseret af Fotini Markopulo og Lee Smolin, er en tilgang til kvantetyngdekraften, der ligesom sløjfekvantetyngdekraften er baggrundsuafhængig. Det betyder, at han ikke antager nogen allerede eksisterende arena (dimensionelt rum), men forsøger at vise, hvordan selve rumtidens struktur gradvist udvikler sig. Loops '05-konferencen, arrangeret af mange loop-kvantetyngdekraftsteoretikere, omfattede adskillige præsentationer, der diskuterede CDT på et professionelt niveau. Denne konference skabte stor interesse fra det videnskabelige samfund.
På stor skala genskaber denne teori den velkendte 4-dimensionelle rumtid, men viser, at rumtid skal være todimensionel på Planck-skalaen og vise fraktal struktur på udsnit af konstant tid. Ved hjælp af en struktur kaldet en simplex opdeler den rumtid i bittesmå trekantede sektioner. En simplex er en generaliseret form af en trekant i forskellige dimensioner. Den tredimensionelle simplex kaldes norm alt et tetraeder, mens den firedimensionelle er hovedbyggestenen i denne teori, også kendt som en pentatop eller pentakor. Hver simplex er geometrisk flad, men simplexerne kan "limes" sammen på en række forskellige måder for at skabe buede rum. I tilfælde hvor tidligereforsøg på at triangulere kvanterum producerede blandede universer med for mange dimensioner, eller minimale universer med for få, undgår CDT dette problem ved kun at tillade konfigurationer, hvor årsagen går forud for enhver effekt. Med andre ord skal tidsrammerne for alle forbundne kanter af simplices, ifølge CDT-konceptet, falde sammen med hinanden. Derfor er det måske kausalitet, der ligger til grund for rumtidens geometri.
Teori om årsags- og virkningsforhold
I teorien om årsag-virkning-sammenhænge indtager kausalitet en endnu mere fremtrædende plads. Grundlaget for denne tilgang til kvantetyngdekraften er David Malaments sætning. Denne teorem siger, at den kausale rumtidsstruktur er tilstrækkelig til at genoprette dens konforme klasse. Derfor er det nok at kende den konforme faktor og den kausale struktur til at kende rum-tiden. Baseret på dette foreslog Raphael Sorkin ideen om kausale sammenhænge, som er en fundament alt diskret tilgang til kvantetyngdekraften. Den kausale struktur af rum-tid er repræsenteret som et primordi alt punkt, og den konforme faktor kan etableres ved at identificere hvert element i dette primordiale punkt med enhedsvolumen.
Hvad kausalitetsprincippet siger i ledelsen
Til kvalitetskontrol inden for fremstilling udviklede Kaworu Ishikawa i 1960'erne et årsag-og-virkning-diagram kendt som "Ishikawa-diagrammet" eller "fiskeoliediagram". Diagrammet kategoriserer alle mulige årsager i seks hovedårsagerkategorier, der vises direkte. Disse kategorier er derefter underopdelt i mindre underkategorier. Ishikawa-metoden identificerer "årsagerne" til pres på hinanden fra forskellige grupper, der er involveret i produktionsprocessen for en virksomhed, virksomhed eller virksomhed. Disse grupper kan derefter mærkes som kategorier på diagrammerne. Brugen af disse diagrammer går nu ud over produktkvalitetskontrol, og de bruges inden for andre ledelsesområder såvel som inden for teknik og konstruktion. Ishikawas planer er blevet kritiseret for ikke at skelne mellem nødvendige og tilstrækkelige betingelser for, at der kan opstå konflikt mellem de grupper, der er involveret i produktionen. Men det lader til, at Ishikawa ikke engang tænkte over disse forskelle.
Determinisme som verdenssyn
Det deterministiske verdensbillede mener, at universets historie udtømmende kan repræsenteres som en progression af begivenheder, der repræsenterer en kontinuerlig kæde af årsager og virkninger. Radikale determinister er for eksempel sikre på, at der ikke er noget, der hedder "fri vilje", eftersom alt i denne verden efter deres mening er underlagt princippet om korrespondance og kausalitet.
